1 curso de teoría y diagnóstico de emisiones emisiones

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Curso de Teoría y Diagnóstico de Emisiones

Emisiones

Introducción

3Introducción

TemasI. Introducción

• ¿Qué son emisiones?• ¿Que es contaminación al aire?• Componentes en los gases de escape

II. Emisiones de Hidrocarburos• ¿Qué son hidrocarburos?• Fundamentos de gasolina

– Pre-ignición– Aditivos– Nuevas Fórmulas

• Hidrocarburos y el proceso de combustión– Paso de admisión– Ignición– Escape

• Hidrocarburos y razón aire/combustible• Hidrocarburos y Oxidos de Nitrógeno• Otras fuentes de hidrocarburos

– Templado (“Quenching”)• Causas de emisiones anormales de

hidrocarburos

III. Emisiones de Monóxido de Carbón• ¿Qué son monóxidos de carbón?• Monóxido de carbón y proceso de combustión

– Combustión completa– Combustión incompleta– Emisiones de CO– CO y razón de A/F

• Causas para la emisión anormal de COIV. Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

• ¿Qué son óxidos de nitrógeno (NOx)• NOx y el proceso de combustión

– Nitrógeno– Formación de NOx

– Emisiones de NOx

• NOx y razón de A/F• Causas de emisiones anormales de NOx

V. CO2, O2 y Razón Estequiométrica• Emisiones de CO2 y O2

– CO2

– O2 y razón de A/F• ¿Qué es razón estequiométrica?• ¿Qué es Lambda?• Operación del Sistema: Ciclo Abierto vs. Ciclo

Cerrado

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• Objetivos

– Definir qué son emisiones y cómo afectan el medio ambiente.

– Describir la composición de los gases de escape de un vehículo.

Introducción

5Introducción

• ¿Qué son emisiones?

ENERGIA QUIMICA ENERGIA DE CALOR ENERGIA MECANICA

6Introducción

• ¿Qué es contaminación del aire?

Contaminación del aire (“SMOG”)

Emisiones de un auto: compuestos y partículas

7Introducción

• Componentes de Gases de Escape

H C

C O

N O

O OO

C

O

Hidrocarburos

Monóxido de Carbono

Oxidos de Nitrógeno

Dióxido de Carbono

Oxígeno

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Emisiones de Hidrocarburos

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• Meta

– Este módulo define y describe las emisiones de hidrocarburos de los vehículos, demuestra la relación entre una combustión eficiente y emisiones de hidrocarburos e identifica la causas de emisiones de hidrocarburos fuera de lo normal.

• Objetivos

– Definir emisiones de hidrocarburos e identificar cómo se generan.

– Demostrar la relación entre las emisiones de hidrocarburos y el proceso de combustión.

– Identificar los componentes y sistemas que pueden llevar a lecturas altas de emisiones de hidrocarburos.

Emisiones de Hidrocarburos

10Emisiones de Hidrocarburos

• ¿Qué son hidrocarburos?

H C

11Emisiones de Hidrocarburos

• ¿Qué son hidrocarburos?

12Emisiones de Hidrocarburos

• ¿Qué son hidrocarburos?

13Emisiones de Hidrocarburos

• Fundamentos de Combustible

CH

CH

CH

14Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Paso de Admisión

H

C

O O

N N

15Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Ignición

H C

O O

N N

16Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Escape

N N

H

O

H

C

OO

Nitrógeno (N2)

Bióxido de Carbono (CO2)

Agua (H2O)

17Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Hidrocarburos y Razón de Aire/CombustibleRico Pobre

18Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Hidrocarburos y Oxidos de Nitrógeno

H C O

N

O

O

N

O

H C

19Emisiones de Hidrocarburos

• Hidrocarburos y el Proceso de Combustión:

– Templado (“Quenching”)

HC

HC

HC

HC

Superficie fría

20Emisiones de Hidrocarburos

• Causas de Emisiones Anormales de Hidrocarburos– Resultado de una combustión no completa.– Cualquier condición que resulte en mezclas de aire/combustible ricas o pobres.

• Problemas como:– Inyector con fuga– Calidad de combustible– Presión de combustible excesiva– Ancho de onda de inyector extendida– Sistema de enfriamiento con problemas– Sistema de control con problemas

• Cualquier condición que produzca una falla de combustión (“missfire”) o una falla de combustión parcial (“partial missfire”)

• Falla de combustión pobre– Fuga de vacío– Fuga en el sistema de aire de admisión– EGR defectuosa

21Emisiones de Hidrocarburos

• Resumen

– HC compuestos orgánicos que forman la gasolina

– Se combinan con otros componentes para generar “smog”

– En una combustión completa se eliminan todos los HC

• Debido a que la combustión no es 100%, siempre hay residuos.

– Emisiones de HC vienen de los gases de carter y de vapores en las líneas de combustible

– Altas lectura de HC son resultado de combustible sin quemar.

– Altas emisiones de HC pueden ser causa de mezclas ricas o extremadamente pobres, que puedan resultar en una falla de combustión (“missfire”)

22

Emisiones de Monóxido de Carbón

23

• Meta

– Este módulo describe y define las emisiones de monóxido de carbón, demuestra la relación entre el monóxido de carbón y la eficiencia de la combustión, e identifica las causas anormales de las emisiones de monóxido de carbón.

• Objetivos

– Definir emisiones de monóxido de carbón e identificar su formación.

– Describir la relación entre monóxido de carbón y el proceso de combustión.

– Identificar los componentes y los sistemas que causan lecturas altas en las emisiones de monóxido de carbón.

Emisiones de Monóxido de Carbón

24

• ¿Qué es monóxido de carbón?

Emisiones de Monóxido de Carbón

OC

25

• Monóxido de Carbón y el Proceso de Combustión

– Combustión completa

Emisiones de Monóxido de Carbón

N N

H

O

H

C

OO

Nitrógeno (N2)

Dióxido de Carbono (CO2)

Agua (H2O)

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• Monóxido de Carbón y el Proceso de Combustión

– Combustión incompleta

Emisiones de Monóxido de Carbón

N N

H

O

H CO

Nitrógeno (N2)

Monóxido de Carbón (CO)

Agua (H2O)

27

• Emisiones de Monóxido de Carbón

Emisiones de Monóxido de Carbón

O C

O C

O CO C

28

• CO y Razón de A/F

• Causas de Emisiones de CO Anormales

– Altas mezclas ricas

– Falta de oxígeno en la mezcla

Emisiones de Monóxido de Carbón

Rico Pobre

29

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

30

• Meta

– Este módulo define y describe las emisiones de óxidos de nitrógenos de los vehículos, demuestra la relación entre óxidos de nitrógeno y su eficiencia en la combustión, e identifica las causas anormales de las emisiones de óxidos de nitrógeno.

• Objetivos

– Definir emisiones de óxidos de nitrógeno e identificar su formación.

– Demostrar la relación entre óxidos de nitrógeno y el proceso de combustión.

– Identificar los componentes y los sistemas que causan lecturas altas en las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

31

• ¿Qué son Oxidos de Nitrógeno?

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

O

N

O N

O

32

• Oxidos de Nitrógeno y el proceso de combustión

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

H

C

O O

N N

Admision

H C

O O

N N

Explosión

2,500° F (1,371 °C)

33

• Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

H CO

N

O

N

O

34

• Oxidos de Nitrógeno y Razón de Aire Combustible

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

Rico Pobre

35

• Causas de Emisiones Anormales de Oxidos de Nitrógeno

– Altas temperaturas de cámara de combustión

• Altas cargas de motor

• Razones de compresión altas

• Tiempo de ignición avanzado

• Mezclas de aire/combustible pobres

• Falla en el sistema de enfriamiento del motor

– Malfuncionamiento de EGR

– Mezclas de aire/combustible Pobres

• Relativamente pobres

• Fugas de vacío

• Fugas en sistema de admisión de aire

• Tiempo de ignición incorrecto

• Presión de combustible baja

Emisiones de Oxidos de Nitrógeno

36

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible

Estequiométrica

37

• Meta

– Este módulo demostrará la importancia de los niveles de dióxido de carbón y oxígeno en el flujo de escape para interpretar la eficiencia de la combustión. También se definen razones estequiométricas, se demuestra la relación entre la razón estequiométrica, eficiencia de combustión y operación del convertidor catalítico.

• Objetivos

– Explicar el significado de los niveles de dióxido de carbón y oxígeno en las emisiones de un vehículo.

– Definir la razón estequiométrica e interpretar lecturas de Lambda.

– Explicar la importancia de las razones estequiométricas para la operación adecuada del convertidor catalítico.

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

38

• Emisiones de Dióxido de Carbón y Oxígeno

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

N N

H

O

H

C

OO

Nitrógeno (N2)

Dióxido de Carbono (CO2)

Agua (H2O)

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• Dióxido de Carbón y Razón de A/F

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

Rico Pobre

40

• Oxígeno y Razón de A/F

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

Rico Pobre

41

• ¿Qué es Razón Estequiométrica?

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

Aire

14.7 a 1

Combustible

Rico Pobre

42

• ¿Qué es Lambda?

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

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• Operación del Sistema Ciclo Abierto

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

MAF

IAT

ECT

MAP

Int. Ralenti

TPS

Int. Ignición

CKP

CMP

Regulador de Combustible

Sensor de Oxígeno

Hacia tanque De bomba de

combustible

Inyector

Ciclo Abierto

20°C

λ = 0.8

Injecion = 10msInyección = 10ms

20°C

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• Operación del Sistema Ciclo Cerrado

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

MAF

IAT

ECT

MAP

Int. Ralenti

TPS

Int. Ignición

CKP

CMP

Regulador de Combustible

Sensor de Oxígeno

Hacia tanque De bomba de

combustible

Inyector

Ciclo Cerrado

84°C

λ = 1.2

Injecion = 7msInyección = 3ms

45

0.8 1.0 1.2

Potencia

Consumo de Combustible

Factor de Exesso de Aire λ

Efecto de excesso de aire en potencia y consumo especifico de combustible en aceleracion rapida

Po

ten

cia

Co

nsu

mo

esp

ecif

ico

de

com

bu

stib

le

11.7:1 14.7:1 17.6:1Relacion de Aire/Gasolina

Relacion de Aire/Gasolina

14.7:1

11.7:1

Posicion de Mariposa

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

Mejor zona de

Potencia

Mejor Zona de

Emisiones

Mejor Zona

Economica

Mejor zona de Potencia: 13:1

Mejor Zona de

Emisiones: 14.7:1

Mejor Zona Economica 16:1

Mezcla Rica Mezcla pobre

46

0.8 1.0 1.2

Efecto de excesso de aire en potencia y consumo especifico de combustible manteniendo aceleracion total

11.7:1 14.7:1 17.6:1

13:1

14.7:1

Dióxido de Carbón, Oxígeno y Razón de Combustible Estequiométrica

Mejor zona de

Potencia

Mejor Zona de

Emisiones

Mejor Zona

Economica

Mejor zona de Potencia: 13:1

Mejor Zona de

Emisiones: 14.7:1

Mejor Zona Economica 16:1Potencia

Consumo de Combustible

Mezcla Rica Mezcla pobre

Factor de Exesso de Aire λ

Po

ten

cia

Co

nsu

mo

esp

ecif

ico

de

com

bu

stib

le

Relacion de Aire/Gasolina

Relacion de Aire/Gasolina

Posicion de Mariposa

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MIAMI TECHNICAL TRAINING CENTER

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